用“超凡脱俗”来形容A-12/SR-71，实在是不为过——尤其是考虑到它诞生自上世纪50年代，其地位就更突出了。能够设计出这种划时代问鼎之作的凯利·约翰逊自然功不可没。凯利·约翰逊是瑞典裔，洛克希德老板霍尔·希巴德（Hall Hibbard）曾对本·里奇（Ben Rich，著名F-117隐形战斗机的设计者）说：“那个该死的瑞典人居然能看到空气。”这算是我听到过的对航空设计师最高的评价了。
1974年9月1日，美国空军飞行员詹姆斯·沙利文（James Sullivan）少校和乔尔·威迪菲尔德（Joel Widdifield）少校驾机从纽约起飞，向东飞越大西洋。到达伦敦时，仅用时1小时54分56秒，这还不到47年前查尔斯·林德伯格（Charles Lindbergh）飞行时间的十七分之一。
这一令人印象非常深刻的壮举至今仍是世界纪录，归功于沙利文和威迪菲尔德驾驶的飞机：洛克希德SR-71“黑鸟”（Blackbird）。
几乎从任何意义上来说，这架造型流畅、外貌奇异的飞机都是飞行方面的佼佼者。它能够在超过27公里的高度以三倍于音速的速度飞行，甚至比空对空导弹的速度都快，至今仍是服役以来速度最快的军用飞机。
历史上，没有一架侦察机能像SR-71一样，在全球最危险的空域飞行，而且不受任何威胁的干扰。© National Air and Space Museum
但是，这架飞机是为了什么任务而设计的？是什么让它飞得如此之快？接下来，让我们深入了解历史上技术最先进的飞机之一那令人难以置信的工程设计。
黑鸟的故事始于1958年，这就必须提到当时洛克希德公司先进设计项目办公室（更广为人知的名字是“臭鼬工厂”[Skunk Works]）首席工程师克拉伦斯·“凯利”·约翰逊（Clarence “Kelly” Johnson）。
臭鼬工厂成立于1939年，以漫画家阿尔·卡普（Al Capp）广受欢迎的连环漫画《小艾布纳》（Lil Abner）中虚构的“Skonk Works”私酿酒厂命名。很快，该工厂因其创新和突破性的飞机设计而闻名，这中间还包括P-38“闪电”战斗机和美国第一架量产军用喷气式飞机P-80“流星”。
1954年，臭鼬工厂推出了两款最具代表性的飞机，它们在概念上截然不同：F-104“星”式战斗机和U-2“龙夫人”。星式战斗机的绰号是“载人导弹”，它拥有狭窄的锥状机身、短而锋利的机翼和强大的J79涡轮喷气发动机，使其能达到两倍音速，仅用4.5分钟即可爬升至25,000米的高度。
相比之下，U-2是一款侦察机，其设计目的不是速度，而是高度。U-2本质上是一种喷气式滑翔机，拥有24米长的翼展，可以在20,000米以上的高空巡航——远远超出了当时苏联防空导弹的射程。然而，这种出色的性能是有代价的。在一高度下，失速速度和临界马赫数之间的差值只有几节，这在某种程度上预示着爬升或下降时任何速度的突然变化都可能会引起飞机从空中翻滚而下。这种危险的飞行状态，飞行员称之为“棺材角”（Coffin corner），使U-2变成全球上最难驾驶的飞机之一，而能够驾驶它的，通常被认为是世界上最好的飞行员。
U-2侦察机由美国中情局在西德、阿拉斯加、日本和巴基斯坦的基地执行任务，于1956年开始定期飞越苏联领土，利用强大的相机拍摄空军和海军基地、导弹发射场、武器工厂和其他战略目标。U-2的飞行揭示了苏联在战略武器上的优势——即所谓的“轰炸机差距”和“导弹差距”——其实就是一个神线年“古巴导弹危机”的证据。
最初，人们认为苏联的雷达无法追踪U-2，但这一假设很快被证明是错误的，多次有苏联截击机和导弹试图击落这些高空入侵者，然而都未能成功。尽管进行了各种尝试以减少U-2的雷达反射截面，但这些措施大多无效，且大幅度的降低了飞机的飞行高度，使其更易受到攻击。随着苏联防空能力的逐步的提升，U-2无法执行任务只是时间问题。
作为回应，1958年，中情局官员理查德·比塞尔（Richard Bissell）启动了GUSTO项目，这是一个由宝丽来公司董事长埃德温·兰德（Edwin Land）担任主席的委员会，其任务是讨论U-2可能的继任者。1957年11月至1959年8月期间，该委员会举行了七次会议，包括洛克希德公司凯利·约翰逊在内的主要飞机制造商的代表参加了会议。约翰逊在谈到下一代战略侦察机时宣称：
“仅仅将现存技术向前推进一两步是毫无意义的，因为我们只可以争取到几年的时间，然后俄国人就会再次打败我们……我希望我们能研制出一种能够统治天空十年或更长时间的飞机。”
约翰逊表示，新型飞机应能以3-4倍音速和30,000米以上的高度巡航。这样一来，它不仅能摆脱任何有人驾驶的截击机和地空导弹的袭击，还能利用早期雷达系统的弱点（即光点扫描比）避免被发现。简单来说，如果飞机的飞行速度比雷达的刷新率快，它就会被当作背景噪音而被过滤掉，从而几乎没办法被发现。
1958年开始，几家制造商开始提交此类飞机的提案，从天马行空到真正奇特的设计，应有尽有。例如，美国海军提出了一种能飞到4马赫的飞机，使用冲压式喷气发动机，从核潜艇发射。冲压喷气发动机在高速时效率很高，但依靠向前运动才能发挥作用，无法从静止状态加速。因此，海军计划通过一个巨大的氦气球将飞机送入空中，然后通过火箭助推器加速到巡航速度。不过，当洛克希德的凯利·约翰逊分析了该设计并发现气球必须接近两公里直径时，海军撤回了这一提案。
康维尔（Convair）公司的方案被称为“第一架隐形超级盗贼”（First Invisible Super Hustler，FISH），其野心略小。FISH使用两台冲压式发动机，能够以4马赫的速度巡航，是一种挂载飞机，计划从康维尔B-58“盗贼”轰炸机上发射。为了承受高超音速时遇到的巨大摩擦热，机头和机翼前缘由康宁玻璃厂（Corning Glass Works）开发的一种特别的材料制成（高温陶瓷）。
洛克希德最初的方案CL-400 Suntan则略显奇特。“Suntan”类似于放大版F-104星式战斗机，由一对安装在翼尖的冲压式喷气发动机提供动力，燃烧纯液态氢。液态氢储存在机身油箱中，通过机翼前缘的管道输送到发动机，同时预热燃料并冷却机身。
然而，GUSTO委员会对这些初步提案并不满意，并要求竞标者重新提交以普惠公司J58涡轮喷气发动机为基础的设计。J58发动机于1958年开发，用于多个飞机项目，但始终未能投入到正常的使用中。洛克希德的新设计代号为“天使长”（Archangel），仍然使用冲压发动机提供动力，但使用常规燃料，并由全功率加力燃烧状态下的J58发动机助推至巡航速度。
与此同时，康维尔公司重新提交的设计“石首鱼”（Kingfish）不再是空中发射，其最高速度达到3.2倍音速，航程接近6300公里。尽管GUSTO委员会喜欢洛克希德的设计，但他们都以为其雷达反射截面过大。这促使凯利·约翰逊逐步改进设计，最终形成了A-11，原始雷达反射截面减少了90%。
最终，1959年8月28日，政府宣布，洛克希德赢得了新型侦查机的合同。该决定不仅基于飞机的性能预估，还基于此前洛克希德按时、低成本完成项目的良好记录。相比之下，康维尔公司长期存在预算超支的问题，且没有能与洛克希德“臭鼬工厂”相媲美的秘密项目部门。1960年1月，中情局下了价值9600万美元的订单，订购12架A-11，这些飞机被诙谐地命名为“牛车”（OXCART）。
这个决定来得正是时候，因为仅仅四个月后，美国军方一直担心的一天终于到来了。
1960年5月1日，中情局的U-2飞行员弗朗西斯·加里·鲍尔斯（Francis Gary Powers）从巴基斯坦白沙瓦起飞，向西北飞向苏联边境。鲍尔斯的任务是飞越苏联领土约6000公里，拍摄各种目标，包括拜科努尔和普列谢茨克航天发射场，以及车里雅宾斯克-65钚生产厂，计划完成后降落在挪威博德。起初飞行很顺利，苏联人试图用常规喷气式战斗机拦截鲍尔斯，但未能成功。然而，在飞过车里雅宾斯克后不久，他最终在斯维尔德洛夫斯克市附近被一枚S-75地对空导弹击落。鲍尔斯设法跳伞并降落到地面，随后被苏联当局抓获并向全世界展示。
1960年的U-2事件引发了一场国际丑闻，严重挫伤了美苏关系。这也标志着美国不再飞越苏联领土，导致其对苏联军事情报收集的严重不足。当时，洛克希德公司正在开发其CORONA系列间谍卫星，但这项技术还要一年才能成熟。
与此同时，臭鼬工厂继续推进A-11的研发。凯利·约翰逊的工程师们面临的挑战是巨大的，迫使他们重新思考飞机设计的几乎每一个方面。正如约翰逊后来所说：
A-11必须在极端恶劣条件下飞行：当飞机以三倍音速飞行时，与大气的摩擦会产生超过500摄氏度的表面高温——足以熔化传统的铝合金机身。因此，A-1193%的部件由钛合金制成，因为钛不仅密度是铝的两倍，而且耐热性远远优于铝。
但这里有一个小问题：在20世纪50年代末，钛是稀缺资源，而全球最大的钛来源地是……你猜对了：苏联。虽然CIA通过一个空壳公司网络设法获得了大量苏联的钛金属，但如果只购买洛克希德需要的高等级钛金属，就非常有可能让苏联人察觉到其最终用途。因此，CIA只能进口了数百吨混合级别的钛，洛克希德只选择了其中大约7%的钛用来制造飞机。
因为钛是一种极难加工的材料，普通的含镉工具在接触时会使钛金属变脆并导致其碎裂，因此必须制造新的钛制工具。有一次，机体螺栓和其他紧固件开始无缘无故地失效，人们发现工厂里的所有扳手也都含有镉，迫使人们仔细检查每个工具箱以找出有问题的工具。还有焊缝，它们几乎是随机开裂的。进一步的调查揭示了一个奇怪的模式：冬季焊接正常，而夏季焊接则容易过早失效。
经过数月的不懈调查，最终查明是洛克希德工厂所在地加州伯班克的供水系统。夏季，该市在水中加入了更多的氯以防止藻类生长；当新焊接的钛部件在这种含氯量过高的水中清洗时，焊缝变得脆弱。当约翰逊下令用蒸馏水清洗焊缝时，问题便消失了。
美国航空博物馆内的A-12（60-6924/933）进气锥底部，能清楚地看到机体表面蒙皮的变形鼓起。© Prime Portal
然而，洛克希德刚刚掌握了钛制造的技术，另一个同样令人头疼的问题就出现了。高速飞行时的摩擦加热导致飞机的外部面板膨胀并发生变形，损坏了机体结构。未解决这个问题，洛克希德的工程师们将平面蒙皮替换为细密的波纹蒙皮，使其在膨胀时不易变形。
一些工程师将这种技术比作让一架1930年代的福特Trimotor或容克52（这些飞机以其波纹蒙皮闻名）——以超音速飞行。此外，这些蒙皮还做得比实际尺寸稍小，以便在遇热膨胀后，蒙皮边缘能够精准贴合在一起。
燃料泄漏问题一直以来被外界嘲笑，认为这是A-12设计上的败笔，存在重大缺陷。但实际上，没有一种密封剂可以承受3马赫以上飞机所产生的极端高温，因此不可能保持油箱密封。© X
为了节省重量，机体外部蒙皮还兼作燃料箱的壁板，这导致了一个令人担忧的设计怪象：飞机停在停机坪上时，燃油会像筛子一样漏出来。在实际操作中，标准程序是只加注足够起飞的燃料，飞机随后会与空中加油机会合并补充燃料。当飞机达到操作速度和高度时，热膨胀会使蒙皮扩张并自行密封，防止燃料进一步泄漏。
可以想象，燃油泄漏到停机坪上会造成火灾隐患，因此，臭鼬工厂开发了一种特殊的高闪点燃油，称为JP-7，这种燃油不会被明火或火花点燃。然而，由于JP-7也无法通过传统的喷气发动机点火器点燃，洛克希德开发了一套系统，将乙硼烷（一种与空气接触后会自燃的气体）注入发动机以点燃这种燃油。发动机在起飞前由一个特殊的启动车启动，启动车内装有两台雪佛兰大缸体发动机，输出功率为600匹马力。
3马赫时遇到的极端温度，意味着飞机上的几乎每个系统都要经过特殊设计。开发了可承受高达350摄氏度高温的特殊润滑剂和液压油，而燃油系统则设计为通过JP-7机身循环来冷却那些高温部位。控制电缆由一种名为Elgiloy的耐高温钢铬镍合金制成（通常用于钟表弹簧）。而所有电气连接甚至都镀上了金，因为金在高温下比其他金属更能保持导电性。
应对3马赫以上飞行的极端温度是最艰巨的挑战。© Osprey Publishing
由于重量限制，驾驶舱无法隔热，迫使飞行员只能穿着特殊的空调加压服，这也保护他们免受平流层近真空的影响。事实上，在巡航条件下，驾驶舱内部会变得非常热，以至于在执行任务期间，机组人员经常将餐食靠在驾驶舱玻璃上加热。
普惠公司生产的J58涡轮喷气发动机，长荣航空博物馆。© wikipedia
根据GUSTO委员会的要求，A-11由两台普惠公司生产的J58涡轮喷气发动机提供动力，这些发动机必须经过全面改装，以保证在打开加力燃烧室情况下的可靠运行，并能承受3倍音速飞行所带来的极端情况。
发动机本身安装在流线型机翼短舱内，在巡航速度下，发动机短舱的作用部分类似于冲压式喷气发动机，将大部分进入的空气转移到发动机和短舱之间的环形空间中。由于喷气发动机无法吸入超音速飞行时的空气，否则就会熄火，因此短舱入口装有特殊的锥形结构，可产生激波，将进入的空气减速至亚音速，然后再进入发动机。
但无论A-11飞行速度有多快，如果不能拍摄到清晰的照片，它作为侦察机也是毫无用处的。因此，工程师们对机载航空相机的熔融石英窗口投入了相当大的精力。由于飞机内部和外部的温差高达500摄氏度，这个窗口很容易发生光学失真，可能会毁掉通过它拍摄的任何照片。这样的一个问题一度让设计团队非常焦虑，直到康宁玻璃厂开发出一种创新方法，利用强大的高频声波将玻璃熔接到钛框架上。相机本身由珀金-埃尔默（Perkin-Elmer）制造，可携带1500米胶片，能从30,000米的高空拍摄宽达113公里的地面图像，分辨率达30厘米。
1959年11月，在首批原型机开始生产之前，洛克希德公司就制造了A-11的全尺寸模型，并将其运往内华达州古鲁姆湖（更广为人知的名字是51区），在那里，它被安装在一个塔架上，并从各个角度接受雷达波的测试。这些测试表明，飞机的雷达横截面积仍然高到令人无法接受，迫使洛克希德公司对设计进行进一步修改。
中情局公布的首批A-12“牛车”飞行照。可调节的进气锥清晰可见。© CIA
这些修改包括，用氧化铁、硅和石棉制成的雷达吸波复合材料取代机翼和尾翼的前缘；将机身机翼与锋利的鳍状结构（称为脊线）融合在一起，使飞机具有了超凡脱俗的外观。航空历史学家彼得·梅林（Peter Merlin）曾这样描述：
“……它看起来更像是有机物而不是机械。大多数传统飞机都能看出是人工建造的——而这架飞机看起来仿佛是天然生长出来的。”
后来发现，除了反射雷达之外，脊线还有一个额外的好处，那就是在超音速下可以提供额外的升力。鉴于这些修改，飞机的编号从A-11改为A-12，并沿用至今。
克服这些前所未有的技术困难既昂贵又耗时。首架原型机的交付最初承诺在1961年5月完成，但随着开发进程的延迟，这一日期被推迟到8月，首飞推迟到12月。同时，9600万美元的预算已经飙升至超过1.61亿美元。时任中情局高官的理查德·比塞尔（当时正深陷“猪湾事件”的余波），给凯利·约翰逊写了一封心急如焚的信：
“我得知你们首飞的进一步延迟，从8月30日推迟到1961年12月1日。这个消息在我们此前从5月推迟到8月的基础上更加令人震惊，按照我们12月19日的会议，我本以为钛的挤压问题已经基本解决。我相信，除非伯班克发生严重地震，否则这将是最后一次令人失望的消息。”
不过，还有更让比塞尔失望的消息。由于涉及到超先进的材料和制造技术，A-12不能像常规飞机那样进行大规模量产，每一架飞机基本上都可以说是手工打造的艺术品。1961年7月，约翰逊在他的日志中写道：
“……建造第一架飞机的过程非常艰难……每个人都很紧张……而且我们还有很长的路要走。”
为了控制成本并使项目重回正轨，中情局将订单从12架缩减到10架，并派遣一名航空工程师前往洛克希德监督最终组装。与此同时，普惠公司在使J58发动机达到洛克希德的规格方面也遇到了严重问题。为了防止延期，普惠决定使用U-2上使用的功率较低的J75发动机进行首次试飞。理论上，这将使A-12能够达到15,000米的高度和1.6马赫的速度。
与此同时，中情局正在寻找未来驾驶A-12的飞行员。条件几乎和挑选美国第一批宇航员——水星七号——一样严格：候选飞行员必须有驾驶高性能喷气机的资格，年龄在25至40岁之间，身高不超过6英尺（1.83米），体重不超过175磅（79公斤），以适应A-12狭小的驾驶舱。
他们还必须通过一系列严苛的体检，并接受旨在评估政治可靠性和情绪稳定性的面试。到1961年11月，首批12名飞行员已被选中。与驾驶U-2的飞行员一样，这些人正式从军队辞职，成为中情局的合同雇员，并达成协议，他们以后可以重返现役，且不会失去军衔或资历——这种做法被称为“洗羊毛”。
最终，在1962年2月28日，第一架A-12原型机被装进两个大箱子，通过公路从伯班克的臭鼬工厂运到古鲁姆湖进行飞行测试。由于没有哪个有自尊心的飞行员愿意驾驶“牛车”这种名字的飞机，因此试飞员以恒星星座的名字将这架奇特的新飞机命名为“天鹅座”。
4月24日，洛克希德试飞员卢·沙尔克（Lou Schalk）正在进行高速滑行测试时，A-12意外升空数秒，完成了它的首次飞行（尽管时间很短）。第二天，A-12进行了首次正式飞行（尽管仍旧是非官方的正式飞行），沙尔克再次担任驾驶员。起飞后仅20秒，飞机开始剧烈抖动；沙尔克选择将飞机降落在跑道尽头的干涸湖床上，而不是绕圈降落。
当A-12停下来时，沙尔克听到了无线电里凯利·约翰逊愤怒的咆哮声：“卢，这到底是怎么回事？”
第二天，沙尔克又进行了一次非正式试飞，他一直没有将起落架收起，以防再次迫降的可能。起初，飞行十分顺利，但很快飞机的机翼前缘就开始脱落钛合金片。洛克希德公司的技术人员花了好几天的时间才在干涸的湖床中找到这些碎片，并将它们重新安装到飞机上。尽管如此，约翰逊对结果还是很满意，他说：
最终，4月30日，A-12在空军和中情局代表面前进行了首次正式飞行——比原计划晚了一年。
A-12实际上催生了自己的工业基础：大约2400名机械师、技工和制造工人可以自己进行铣削和锻造。上图中可以看到标语“消除F.O.D.”，意思是“消除外来物损坏”，这是特指发动机故障，有时是由于在制造过程中无意掉落并遗留在吊舱内的小物体引起的。© CIA
从此，飞行测试稳步进行，第二架A-12于1962年6月加入测试。5月2日，A-12首次突破音障，达到1.1马赫的最高速度。然而，没有合适的发动机，A-12永远无法发挥其全部潜力。中情局因此对普惠公司施加了更大的压力，终于在1963年1月，第一批J58发动机的A-12开始升空。同时，世界局势也清楚地表明了迫切需要像A-12这样的飞机。1962年10月27日，U-2飞行员鲁道夫·安德森（Rudolph Anderson）在古巴拍摄苏联弹道导弹设施时被击落身亡。在这一事件的影响下，A-12项目进入了快车道，卢·沙尔克在1963年7月20日进行了首次3马赫飞行。
到1966年，A-12经常打破航空飞行的世界纪录——尽管是秘密和非官方的。例如，12月21日，洛克希德试飞员比尔·帕克（Bill Park）驾驶飞机从古鲁姆湖向北飞越黄石国家公园，到达北达科他州俾斯麦；然后向东飞到明尼苏达州德卢斯；向南飞到亚特兰大和坦帕；向西北飞到波特兰；最后向西南飞越诺克斯维尔和孟菲斯，返回内华达州——全程仅用了6个小时就飞了16,300公里。
为了培训飞行员，有一架A-12被改装成了双座机，该训练机被昵称为“钛鹅”，使用了功率较低的J75发动机，以节省稀缺且昂贵的J58发动机供作战飞机使用。尽管最初A-12呈裸钛外观，但在1964年，机体被涂上了标志性的黑色涂层，以便更好地散热。
虽然飞行测试表明凯利·约翰逊的钛合金奇迹基本上是可靠的设计，但它仍然是一架难以驾驶且有时很危险的飞机。A-12的首次坠毁发生在1963年5月24日，当时飞行员肯·柯林斯（Ken Collins）发现仪表失灵，被迫在犹他州温多弗附近弹射。柯林斯没有受伤，飞机残骸很快被收集起来并秘密运走，目睹坠机的当地人被迫签署保密协议。坠机原因是皮托管结冰。
在飞行测试期间遇到的一个持续性问题是发动机进气锥形成的激波容易分离，导致发动机燃料供应不足，引发剧烈减速，飞行员将其形容为“陷入火车相撞”。这样的一个问题威胁到整个项目的顺利进行，几个月后，工程师们才完善了一种系统，能够自动伸缩进气锥并在瞬间“重新捕捉”激波。
在A-12最终投入使用之前，它总共在古鲁姆湖进行了2850次试飞，后来陆续又损失了另外三架飞机。第一次发生在1964年7月9日，因俯仰控制伺服器冻结导致飞机失控，飞行员比尔·帕克安全弹射后获救。第二次发生在1965年12月28日，当时飞行员梅尔·沃伊沃迪奇（Mele Vojvodich）起飞后不久经历了一系列剧烈的偏航和俯仰运动，不得不弹射逃生。事故原因被认为是稳定增强系统中的陀螺仪，被一名维护技师接错了线因燃料耗尽在接近古鲁姆湖跑道时坠毁。飞行员沃尔特·雷（Walter Ray）成功弹射，但座椅未能分离，导致他坠地身亡——这是A-12项目中的第一次致命事故。事故原因无法确定，但调查人员怀疑是燃料指示系统出现了故障。
虽然A-12从设计之初就是一架没有搭载武装的侦察机，但其惊人的性能让很多人设想出它的其他潜在用途。例如，战略空军司令部指挥官柯蒂斯·李梅（Curtis LeMay）将军曾考虑将A-12用作高速核轰炸机，用来打击敌方纵深目标；而空军高层则设想A-12可以成为一种高空高速截击机，用于击落苏联的战略轰炸机，或者是一架更大、更远程的侦察机，以便在核打击后评估目标损毁情况。
尽管李梅的轰炸机从未建造，但空军的两个变体版本却得到了开发。截击机被命名为YF-12，配备了为武器系统操作员准备的第二驾驶舱，AN/ASG-18火控系统，以及AIM-47A空对空导弹，机身前部的边缘被摘除以容纳雷达罩。
YF-12A（60-6935）早期机身大部分是裸钛，并未覆盖黑色涂层。© Reddit
第二种空军变体被命名为RS-71，RS代表“侦察/打击”（Reconnaissance/Strike），实际上A-12更大、更复杂的版本。它比A-12长一米，重6,800公斤，航程增加了13%，并配备了侦察员驾驶舱以及额外的摄影、合成孔径雷达和ELINT传感器。RS-71于1964年12月22日首次飞行，涂装有与A-12相同的黑色涂层，因此获得了“黑鸟”这个不朽的绰号。
另一个从A-12计划中衍生出来的项目是洛克希德D-21，这是一种自主冲压式喷气发动机无人机，旨在深入敌方领土侦查。D-21使用了许多与A-12和RS-71相同的材料和技术制造而成，从经过特别改装的A-12母机（称为M-21）的背部发射。一旦发射，D-21将以3.3马赫的速度和29,000米的高度飞越敌方领土，使用惯性制导系统进行导航，并用先进的摄像系统拍摄敌方目标。随后，它将飞越国际水域，用降落伞释放胶卷盒，胶卷盒由洛克希德C-130运输机从空中抓取。虽然这种程序今天听起来过于复杂，但这种方法已经在回收CORONA间谍卫星的胶片盒方面得到了完善，并且效果显著。
两架A-12被改装为M-21母机，飞行测试于1966年3月开始。前三次测试飞行的结果好坏参半，D-21出现了各种系统故障。无人机还表现出一种令人不安的状态，即在发射后几秒钟内悬浮在母机机身上方。因此，发射是在侧飞翻转时进行的，以帮助无人机与母机分离。测试计划于1966年7月30日突然中止，当时D-21在发射后立即发生发动机故障，撞上了母机的尾部，迫使M-21机组人员弹射。飞行员比尔·帕克幸存，但发射控制官雷·托里克在跳伞落入海中时不慎打开了头盔面罩，导致他的防护服进水，将其拖入了海中。
此次灾难后，M-21的发射计划被放弃，D-21改为从波音B-52战略轰炸机上发射，由固体火箭助推器加速到巡航速度。这种配置被证明更加安全，1969年11月，空军发起了“高级碗行动”（Operation Senior Bowl），试图使用B-52发射的D-21无人机侦察中国的罗布泊核试验场。从1969年11月9日到1971年3月20日，共进行了六次“高级碗”任务，结果令人失望。两架无人机未能到达目标并坠毁，两架成功释放了胶片盒但却丢失在海中，而另外两架的胶片盒被成功回收。不过，由于胶片处理技术不当，大部分照片都被毁坏了。1971年7月，D-21项目最终被取消。
在A-12及其衍生机型的发展过程中，美国政府面临一个日益棘手的问题：这个项目还能保密多久？成本的急剧上升使得国防部越来越难以否认A-12的存在，而航空公司飞行员和其他目击者经常在美国西南部的测试和训练飞行中看到这种神秘的飞机。
尽管洛克希德、中情局和空军努力保持项目的秘密，但真相迟早会被揭露。此外，洛克希德知道其在超音速空气动力学方面的尖端研究将对航空工业产生极大的影响，特别是在设计超音速运输机（SST）方面——这是协和式飞机的前身。最终，他们拟定了一个计划以管理公开的信息，并于1964年2月24日，由总统林登·B·约翰逊向全国宣布：
“美国已经成功研发出了一架先进的实验喷气式飞机A-11，该飞机已经在超过2,000英里/小时和超过70,000英尺的高度进行了持续飞行测试。A-11的性能远远超过了目前世界上任何其他飞机。这架飞机的开发得益于飞机技术的重大进步，对军用和民用领域都具有重大意义。几架A-11飞机目前正在加州爱德华兹空军基地进行飞行测试，以确定其作为远程截击机的能力。”
“……成功开发了一种新的战略有人驾驶飞机系统，该系统将由战略空军指挥部使用。该系统使用新的SR-71飞机，提供了一种用于军事用途的远程先进战略侦察机，能够为军事行动提供全球范围的侦察…… SR-71是世界上最先进的。该飞机将以超过三倍音速的速度飞行。它将在超过80,000英尺的高度上运行，并使用了世界上最先进的各种观瞄设备。这架飞机将为美国的战略部队提供卓越的远程侦察能力。”
约翰逊的措辞非常谨慎。例如，使用A-11这个名称（这是A-12在获得雷达规避改进之前的原始名称）是一种误导，旨在迷惑潜在的间谍。此外，通过公开承认外形相似的YF-12的存在，希望能够继续将A-12侦察机保密。暂时来看，这一策略似乎奏效了，数十家航空期刊和其他出版物根据政府选择解密的少量技术信息，撰写了关于超先进“A-11”的详尽文章。同时，A-12的测试和训练计划在相对隐秘中继续进行。
然而，这一隐瞒也带来了意想不到的后果。当约翰逊总统于2月首次宣布这一消息时，爱德华兹空军基地并没有YF-12。空军措手不及，匆忙将两架原型机飞到爱德华兹，以支持总统的说法。这一行动如此仓促，以至于当飞机被推入机库时，机身散发出的热量触发了喷水灭火系统，将委员会成员淋了个透湿。
约翰逊的第二次演讲也留下了意想不到的遗产。虽然空军的A-12衍生机的官方名称是RS-71，但约翰逊却把它念错了，读成了SR-71。空军认为，重新命名这架飞机比公开纠正总统的名字更容易，于是它就改成了SR-71。
1967年，即首飞整整5年后，A-12终于投入使用。然而此时，它最初的设计任务已经消失。在1960年击落弗朗西斯·加里·鲍尔斯和1962年击落鲁道夫·安德森之后，美国政府放弃了对苏联和古巴领土的载人飞行，因为政治风险太大。这项任务转而由CORONA间谍卫星承担，到1967年，这些卫星定期发回高质量的摄影情报。因此，A-12被重新用作战术侦察平台，用于在活跃的战区收集最新情报——例如当时在越南发生的冲突。
1967年，美国军方对北越从苏联获得大量中程地对地导弹的报告感到担忧，认为这些导弹可能用于攻击南越。为此，中情局发起了“黑盾行动”（Operation Black Shield），以评估北越的导弹能力。1967年5月，三架A-12从古鲁姆湖飞往日本冲绳的嘉手纳空军基地，横跨太平洋仅用了5小时55分钟。该部队于5月30日宣布正式投入使用，次日，飞行员梅尔·沃伊沃迪奇执行了首次“黑盾行动”任务，他以3.1马赫的速度飞行，飞行高度达到24,000米，拍摄了一条近2公里长的胶片，覆盖了大部分北越和南北之间的非军事区。让五角大楼极为宽慰的是，这次及后续任务显示，北越并没有地对地导弹。
在接下来的7个月里，A-12执行了22次“黑盾行动”任务，拍摄了炮兵阵地、工厂、供应仓库、港口、雷达设施、战俘营以及其他战略目标。这些情报对于约翰逊总统批准对北越的大规模空袭至关重要。不过，尽管A-12拥有先进的隐身特性，但它经常被北越的搜索雷达探测到。自A-12设计以来，雷达技术已有显著进步，许多A-12的隐身特性在实际中作用有限。
10月28日，一架A-12首次遭到攻击，但导弹未能锁定目标。两天后，飞行员丹尼·沙利文（Denny Sullivan）在河内上空险些被击中，当时北越的一个萨姆导弹发射基地向他发射了至少6枚导弹。他后来回忆道：
“突然一枚大号的‘电话’擦着驾驶舱飞了过去，径直向上。我心想，这挺有趣的……然后我继续沿路线飞行，一路没看到什么，直到飞出一段距离后，我通过后视镜看到至少4条导弹尾迹，全部扩散开来，朝向我的机尾。我心想，‘天呐，这些玩意儿飞得相当好。’我看着它们追上来……在我身后，非常接近，然后突然出现一个巨大的红色火球，紧跟着一团白色烟云——你立刻得拉开距离。你以每分钟41英里的速度飞行。这些萨姆导弹制导十分出色，做着完全相同的动作。”
虽然A-12的最高速度为3.2马赫，而苏联制造的S-75地对空导弹可达3.5马赫，不过，沙利文还是成功避开了这波攻击，安全返回嘉手纳基地。回到基地后，维修人员发现一枚导弹的碎片嵌在了靠近一个油箱的机翼上。这是A-12唯一一次在战斗中遭到武器损伤。
1968年1月23日，一艘朝鲜鱼雷艇袭击并俘获了在国际水域活动的美国海军间谍船“普韦布洛”号（USS Pueblo）。担心此事件会引发战争，中情局在事发三天后派遣杰克·威克斯（Jack Weeks）驾驶A-12执行了一次对朝鲜的侦察任务。这次以及后续的一次飞行显示，平壤并未动员其军队准备发动战争。因此，约翰逊总统取消了对朝鲜的惩罚性反击计划，转而通过外交的方式来解决，最终，在不到一年后，普韦布洛号的船员被释放。与此同时，又有五次“黑盾行动”任务飞越了北越和柬埔寨。
正当A-12开始展现其实战价值时，它的作战生涯却戛然而止。由于越南战争导致国防预算捉襟见肘，美国政府已经无法继续为A-12、YF-12和SR-71这三个非常相似的飞机项目提供资金支持。
1965年5月1日，YF-12A（60-6936）在速度纪录试验期间从爱德华兹空军基地起飞。飞机腹部的白色十字是为了协助计时员和观察员。© CIA
随着与苏联关系的改善，北美空防的重要性降低，YF-12项目被取消。而1967年11月，美国空军发起了“好女孩行动”（Operation Nice Girl），即在A-12和SR-71之间进行正式的飞行对决，以确定哪种飞机是更优的侦察机。在三天的时间里，这两架竞争飞机飞行了从加利福尼亚到路易斯安那的相同航线，起飞时间相差一小时，执行包括拍摄指定目标和空中加油在内的各种任务。尽管结果没有定论，但由于SR-71拥有更先进的传感器系统和更长的航程，最终SR-71被宣告获胜。
其他因素也可能影响了这一决定，因为众所周知，美国空军对中情局的A-12项目心生嫉妒，希望将高速军事航空的控制权完全掌握在自己手中。无论如何，在仅仅服役10个月后，A-12退役，所有后续的“黑盾行动”任务均由SR-71执行。在生产的15架A-12中，3架执行了29次“黑盾行动”任务，6架因事故损毁，3名飞行员丧生。剩下的9架飞机被存放在加州的帕姆代尔，并在接下来的近20年里保持绝密状态。A-12项目在1981年解密后，这些飞机被移出机库分配到全美各地的博物馆，至今仍在那里展出。
A-12被埋没于历史的尘埃中，SR-71却迅速成为世界上最著名的飞机之一，打破了数十项航空纪录。
例如，1976年7月28日，罗伯特·赫尔特（Robert Helt）上尉打破了世界绝对高度纪录，达到26,929米。同一天，另一架SR-71以3,529公里/小时（约3.3马赫）的速度打破了绝对空速纪录。两年前的1974年9月1日，詹姆斯·沙利文和诺埃尔·威迪菲尔德飞行了从纽约到伦敦的5,570公里距离，仅用了1小时54分56秒，平均时速为2,908公里（约为2.72马赫）。而更早的1971年4月26日，托马斯·埃斯特斯（Thomas Estes）和德韦恩·维克（Dewain Vick）飞行了24,000公里，仅用了10小时30分钟。这次飞行为他们赢得了1971年的麦凯奖杯和1972年的哈蒙奖杯。
需要注意的是，尽管其他飞机飞得更快、更高，但这些成就是在非常特殊的条件下取得的。例如，1963年8月22日，飞行员约瑟夫·沃克尔（Joseph Walker）在飞行时达到了108公里的高度，突破了太空边缘；而1967年10月3日，威廉·“皮特”·奈特（William “Pete” Knight）以7,274公里每小时（6.7马赫）的速度创造了速度纪录。然而，这两位飞行员驾驶的都是北美X-15火箭动力实验机，它是在母机的高空投放后发射的。
相比之下，SR-71在依靠自身动力从地面起飞后，使用吸气式发动机在平飞中创造了所有纪录。虽然SR-71的前身A-12在技术上可以飞得更高更快，但在整个服役期间，它一直是保密的，因此没有资格竞争国际航空纪录。同样，虽然SR-71飞行员布莱恩·舒尔（Brian Shul）声称，1986年4月15日，他在利比亚上空以3.5马赫的速度躲避地对空导弹，但这一记录从未得到证实，因此仍然是非官方的。出于这些原因，SR-71被正式认定为有史以来速度最快、飞行高度最高的喷气式飞机，20世纪70年代创下的纪录至今仍未被打破。
自1966年服役以来，“黑鸟”参加了全球数十场武装冲突，在1973年的赎罪日战争、以色列入侵黎巴嫩和1986年美国空袭利比亚期间都收集了重要情报。1977年至1988年间，驻扎在英国米尔登霍尔皇家空军基地的SR-71沿苏联和东德北部海岸执行了322次所谓的“波罗的海快车”（Baltic Express）任务——在此过程中经常侵犯瑞典领空。瑞典人的回应是出动超音速战斗机捍卫其中立，但SR-71的速度比这些截击机快得多，因此从未成功拦截过任何一架。1971年甚至在国内被联邦调查局用来追捕神秘劫机者DB·库珀（DB Cooper）的行动。
所有SR-71均由第九战略侦察联队驾驶，该联队驻扎在加州比尔空军基地，但部署在不同的作战地点，包括阿拉斯加的埃尔森空军基地、米尔登霍尔皇家空军基地、印度洋的迭戈加西亚岛和冲绳的嘉手纳空军基地，SR-71在冲绳获得了它的第二个主要绰号：波布（Habu）。这指的是该飞机与一种当地毒蛇很相似。
驾驶SR-71是一个极其独特的身份，总共有93名空军飞行员获得了“雪橇驾驶员”的资格。这种独特性是完全有道理的，因为SR-71非常难以驾驶，而且往往很危险。在制造的32架机身中，没有一架在敌方行动中损失，但有12架在各种事故中被毁。
“我认为在3.18马赫和78,800英尺的高度弹射逃生时，幸存的几率并不大。”——试飞员比尔·韦弗（Bill Weaver）。© Reddit
不过，只有一名机组人员在驾驶黑鸟时丧生：洛克希德测试侦查和导航系统的专家吉姆·兹韦尔（Jim Zwayer）。1966年1月25日，他的飞机在一次试飞中在空中解体。虽然飞行员比尔·韦弗（Bill Weaver）奇迹般地在飞机解体中幸存下来并安全跳伞落地，但兹韦尔的脖颈被折断，当场死亡。
1989年4月21日，SR-71（61-17974）从嘉手纳空军基地出发执行任务。当加速到三倍音速时，左侧压缩机轴承冻结，导致左发动机立即解体。两名飞行员弹射逃生。© Reddit
到20世纪80年代末，SR-71已飞行超过3,000架次，累计飞行时间超过11,000小时，其中四分之一以上以3马赫的速度飞行。
然而，像之前的A-12一样，就在SR-71开始大展身手时，政府却决定将其退役。
官方原因主要是预算问题。SR-71是一种极其复杂且昂贵的飞机，需要大量的支持人员和全球空军基地网络、加油机和其他基础设施。事实上，当时的国防部长迪克·切尼（Dick Cheney）估计，SR-71每分钟的飞行成本高达85,000美元，而整个项目每年耗资约3亿美元。与此同时，反对者认为，同样的任务可以通过先进的间谍卫星、无人机更有效地完成。而且颇具讽刺的是，SR-71的设计目标正是取代洛克希德U-2。尽管SR-71在几乎所有方面都优于U-2，但它有一个主要缺点：缺乏数据链系统，这导致收集到的情报无法实时传输和使用。
与此同时，U-2已经过升级，配备了这种系统，尽管它更容易受到防空系统的攻击。支持者们认为SR-71提供了其他侦察平台无法比拟的独特能力，但这款飞机最终还是在1989年10月正式退役。和A-12一样，这个决定也可能部分出于政治原因，空军将取消SR-71项目作为谈判筹码，以确保更高优先级项目的资金，例如波音B-2“幽灵”隐形轰炸机。
事实证明，这个决定的时机相当不巧，因为SR-71所提供的战术侦察能力在1991年海湾战争期间是盟军部队极为需要的。由于在波斯尼亚战争（1992-1995）期间遇到了类似的情报收集困难，于是，SR-71项目进行了重新评估。由于没任何技术能与SR-71的能力相媲美，国会同意拨款7200万美元重新启用三架SR-71，并为其配备实时数据链系统，以使其达到现代标准。
不过，这一短暂的复出并没有持续太久。空军并未为对SR-71的重新启用列出预算，他们担心这一决定会分散其他更重要项目的资金。尽管空军试图关闭该项目，国会还是批准了所需的资金。1997年10月，时任总统比尔·克林顿试图使用逐项否决权取消拨款，但最高法院很快以违宪为由驳回了这一提议。因此，SR-71的前途悬而未决……
因为两架黑鸟被送往NASA作为高超音速试验台。这两架黑鸟还被用于测试洛克希德·马丁X-33的火箭发动机部件。SR-71最后一次飞行是在1999年，随后幸存的飞机被送往航空博物馆展出。这标志着一个时代的结束。迄今为止，还没有载人常规飞机飞得如此快，如此高。
电影《壮志凌云：独行侠》中出现的“暗星”（Darkstar）喷气式飞机最近在爱德华兹空军基地展出。洛克希德·马丁公司目前坚称，这是为这一部优秀的电影制作的模型样机，是虚构的，SR-71仍然是现存的“公认速度最快的飞机”，这引发了有关其继任者SR-72的传闻。© Lockheed Martin
洛克希德·马丁SR-72的原始概念图类似于电影《壮志凌云：独行侠》中的虚构“暗星”模型。© Lockheed Martin
如今，无人机慢慢的变多地取代了“黑鸟”的角色，它们能更快地部署，在目标上空盘旋更长时间，而不会危及飞行员的生命。然而，目前使用的任何无人机都无法匹敌“黑鸟”惊人的速度——这种速度让它在近三十年的时间里超越了所有对手——甚至是导弹。
但这种情况可能即将改变，因为洛克希德公司目前正在开发一种无人驾驶的继任者，称为SR-72“黑鸟之子”，其超燃冲压发动机将使其巡航速度达到音速的6倍——是SR-71的两倍。预计SR-72将在2030年代服役。
虽然黑鸟不再翱翔天际，但它的影响力至今仍在。SR-71和其前身A-12开发的许多空气动力学和躲避雷达技术都被运用到其他飞机的设计中，例如超音速协和式客机和现代隐形飞机，如F-117“夜鹰”、F-22“猛禽”和F-35“闪电 II”。黑鸟独特的外形也是漫威X战机的灵感来源。这种设计仍在当今的电影中使用，证明了凯利·约翰逊和洛克希德臭鼬工厂的前瞻视野。